新型百万级煤电机组选型与造价管理分析

文/电力规划设计总院 易超 叶子菀

蒸

汽动力装置的发展一直是沿着提高参数和发展大容量机组相结合的方向前

百万二次再热机组的汽轮机入口主要参数为31MPa/600℃/610～620℃/610～620℃（TMCR工况）。理论上再热级数多则热力循环效率高，二次再热可以达到比一次再热更高的热力循环效率。在现有成熟材料技术的基础上，采用二次再热技术并进行针对性地热力系统优化将能使火电机组的效率在一次再热超超临界机组基础上大幅度将发电热效率提高约2-3个百分点，发电煤耗降低约14克/千瓦时。但二次再热机组在锅炉调温方式、受热面布置等方面比一次再热机组复杂，同时汽轮机结构变化较大，机炉连接的汽水管道系统也更为复杂，因此对应的投资将有明显提高。

高效百万二次再热技术

在超超临界机组参数范围内，一定功率的条件下，进汽温度的提高能使热力循环效率提高，一般可简单归纳为每10℃过热蒸汽温度影响热耗0.25%，10℃再热蒸汽温度影响热耗0.20%左右。同样地，提高主蒸汽压力可以提高整个电厂的循环效率，在主汽压力小于27MPa时，主汽压力每提高1MPa(a)，可降低热耗0.2～0.25%；在主汽压力大于27MPa时，主汽压力每提高1MPa(a)，可降低热耗0.1～0.15%。由此可以看出，压力和温度的提高对提高机组的经济性是相当可观的。

燃煤火电工程中，对二次再热机组进一步提高蒸汽入口压力和温度在世界范围内还没有先例。最近，基于新材料的开发和应用，我国已有相关工程项目开始启动在二次再热技术的基础上进一步将主汽参数提高的设计研究，其汽轮机入口的设计参数为35MPa/610/620/620℃（TMCR工况）。相比已经投运的百万二次再热机组，提高参数的二次再热机组可称为高效百万二次再热机组。高效百万二次再热机组的主蒸汽压力可以由31MPa提高到35MPa，主蒸汽温度可以由600℃提高到610℃，根据压力和温度提高对机组热耗的影响，

进，火电机组的发展经历了由低压机组、高压机组、超高压机组、亚临界机组、超临界机组到超超临界机组的历程，单机容量已发展到超过1000兆瓦。提高蒸汽参数与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位装机容量造价最有效的途径。

自2006年首台百万千瓦等级超超临界机组投产以来，至今国内建成投产的大容量等级超超临界燃煤机组已过百台，为我国大幅降低平均发电煤耗起到了重要作用，并使我国超超临界发电技术水平进入国际领先行列。中国已是世界上1000兆瓦超超临界机组发展最快、数量最多、容量最大和运行性能最先进的国家之一。

目前，超超临界二次再热技术、高效超超临界二次再热技术等技术路线都是当前煤电技术发展可供选择的方向，但是，针对各技术路线的造价对比研究与经济性分析现在还鲜见报道，本文将就这些方面开展工作，从技术经济角度对各种大型机组技术路线进行研究，通过对比分析为可能的路线选择作出参考。

各新型百万级煤电机组技术路线特点介绍

常规百万二次再热技术

百万等级超超临界二次再热机组在目前超超临界百万机组的技术水平上进一步降低了煤耗，提高机组经济性。国电泰州项目作为我国发展百万千瓦级超超临界二次再热机组的示范及依托工程，去年已成功投产发电。近年又有一些燃煤火电项目选择采用百万二次再热技术建设。

相比于常规一次再热，二次再热系统的锅炉增加了一级再热系统，汽轮机也相应增加了一级循环做功。目前已投产运行的

244 | 全国电力行业优秀管理论文集（2016）

1000兆瓦高效二次再热锅炉炉型为塔式锅炉，汽轮

过去十年我国投产的百万机组大都是常规的一次再热型，其发展历经了引进、消化、吸收，到逐步实现国产化的过程

机采用参数35MPa/610℃/620℃/620℃，采用五缸四排汽的单轴二次再热汽轮机方案。机组采用一个超高压缸、一个高压缸、一个中压缸和二个低压缸串联的布置方式。汽轮机采用五级高压加热器（无外置蒸汽冷却器）、两级除氧器和四级低压加热器组成11级回热系统。主蒸汽管道材料推荐采用G115或SAVE12AD，再热热段管道材料推荐采用A335P92。汽机旁路系统为100%BMCR容量的高、中、低压三级串联旁路。主要辅机选用常规百万机组配套的成熟设备。

通过实际数据比较（图略），二次再热机组(299072

M论文大赛获奖论文 物资管理Paper contest winners & Material management机组热耗可以降低0.65～0.85%，效率提高0.3～0.4%。万元)比一次再热机组(225669万元)热力系统总投资增加了约7.3亿元，其中增加的费用主要来自于以下方面：锅炉增加约2亿元，汽轮机增加约1.1亿元，高压管道增加3亿元，三者合计增加了6.1亿元，占到总体增加量的84%。二次再热机组锅炉造价的提高，一方面是由于蒸汽压力提高使得材料的壁厚增加以及高等级材料的使用范围扩大引起的成本增加，更主要的造价升高源于增设的二次再热蒸汽系统。整体而言，二次再热机组的锅炉造价提高幅度约为20%。而汽机造价的提高主要源于增加了一个超高压缸以及参数提高带来的材料成本提升，提升幅度相比常规机组约为30%。高压管道造价的上升主要是由于增加了二次再热的管道工程量，另外蒸汽压力的提高也增加了主蒸汽管道、给水管道的设计压力，造成管道壁厚增加，带来材料成本上升，尤其是耐高温的热强钢的成本上升，上升幅度相比常规机组增加约一倍。

高效二次再热机组（362612万元）比二次再热机组投资增加了6.35亿元，增加也主要来自于这三个内容：锅炉增加约2.9亿元，汽机增加约0.5亿元，高压管道增加约2.4亿元，合计增加5.8亿元，占总增量的91%。相比二次再热，高效二次再热造价上升主要源于参数提高引起的材料更换成本增加，其中主蒸汽管道不再使用P92材料，而是更高等级的SAVE12AD，使得造价提升明显。高效二次再热机组的锅炉造价上升幅度约为25%，汽机上升约10%，高压管道上升幅度最大，达到近40%。

各技术路线百万机组的造价对比分析

本文造价数据来源于实际工程项目各设计方案的概算投资，基准静态投资期为2015年底（投资考虑同期建设两台机组）。

本文将就相同厂址条件（同一滨海厂址）对常规一次再热、常规二次再热、高效二次再热百万机组三个典型方案进行对比。对比工作是在其他系统（燃料供应、化学、供水、电气、热控）技术条件等同的前提下，仅就热力系统重点进行造价的对比，以着重体现出三种技术路线的造价差异。

常规一次再热百万机组参数与主要设备：

超超临界一次再热塔式锅炉，汽轮机采用参数27MPa/600℃/610℃，采用四缸四排汽的单轴一次再热汽轮机方案。主蒸汽管、再热热段管材采用A335P92。汽机旁路系统为45%BMCR容量的高、低压两级串联旁路。

过去十年我国投产的百万机组大都是常规的一次再热型，其发展历经了引进、消化、吸收，到逐步实现国产化的过程，对应造价水平也由最初的4000元/千瓦到如今的3000元/千瓦左右，是我国经济高速发展这几年里国内技术进步促进造价降低的典型案例。

常规二次再热百万机组参数与主要设备：

1000兆瓦超超临界二次再热塔式锅炉，汽轮机采用参数31MPa/600℃/620℃/620℃，采用五缸四排汽的单轴二次再热汽轮机方案。机组采用一个超高压缸、一个高压缸、一个中压缸和二个低压缸串联的布置方式。主蒸汽管道、一次再热、二次再热热段管道材料采用A335P92。汽机旁路系统为100%BMCR容量的高、中、低压三级串联旁路。主要辅机选用常规百万机组配套的成熟设备。

高效二次再热百万机组参数与主要设备：

总结

近期发布的《十三五规划纲要》中明确提到“鼓励采用新技术发展煤电”。本文选择超超临界二次再热技术、高效超超临界二次再热技术两种不同技术路线的新型百万级机组进行了造价对比分析，其结论将为企业在机组选型决策与造价管理方面提供参考。 245